Frühgeschichte der Luftfahrt

Die Geschichte der Luftfahrt erstreckt sich über mehr als zweitausend Jahre, von den frühesten Formen der Luftfahrt wie Drachen und Versuche des Turmspringens bis zum Überschall- und Hyperschallflug mit motorisierten, schwereren Luftdüsen.

Drachenfliegen in China geht auf mehrere hundert Jahre v. Chr. Zurück und verbreitete sich langsam um die Welt. Es wird angenommen, dass es das früheste Beispiel für menschengemachten Flug ist.

Leonardo da Vincis Traum vom Fliegen im 15. Jahrhundert fand seinen Ausdruck in mehreren rationalen, aber unwissenschaftlichen Entwürfen, obwohl er nicht versuchte, irgendwelche davon zu konstruieren.

Die Entdeckung des Wasserstoffgases im 18. Jahrhundert führte zur Erfindung des Wasserstoffballons, fast zur gleichen Zeit, als die Gebrüder Montgolfier den Heißluftballon wiederentdeckten und bemannte Flüge starteten. Verschiedene Theorien in der Mechanik von Physikern während der gleichen Zeitperiode, insbesondere die Fluiddynamik und Newtons Bewegungsgesetze, führten zur Gründung der modernen Aerodynamik, insbesondere von Sir George Cayley.

Ab dem Ende des 18. Jahrhunderts wurden Ballone, sowohl frei fliegend als auch angebunden, für militärische Zwecke genutzt, wobei die französische Regierung während der Revolution Ballonfirmen gründete.

Der Begriff Luftfahrt, Substantiv der Aktion von Stamm des lateinischen avis “Vogel” mit Suffix-Bedeutung, die Handlung oder Fortschritt bedeutet, wurde 1863 vom französischen Pionier Guillaume Joseph Gabriel de La Landelle (1812-1886) in “Luftfahrt oder Navigation aérienne sans ballons” geprägt “.

Experimente mit Segelflugzeugen waren die Grundlage für schwerer als Luftfahrzeuge, und zu Beginn des 20. Jahrhunderts ermöglichten Fortschritte in der Triebwerkstechnologie und Aerodynamik erstmals einen kontrollierten Motorflug. Das moderne Flugzeug mit seinem charakteristischen Heck wurde 1909 gegründet und von da an wurde die Geschichte des Flugzeugs mit der Entwicklung immer leistungsfähigerer Motoren verbunden.

Die ersten großen Luftschiffe waren die starren Luftballons von Ferdinand von Zeppelin, die bald zu einem Synonym für Luftschiffe wurden und den Langstreckenflug dominierten, bis in den 1930er Jahren große Flugboote populär wurden. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden die Flugboote durch Landflugzeuge ersetzt, und der neue und immens kraftvolle Düsentriebwerk revolutionierte sowohl den Flugverkehr als auch die Militärluftfahrt.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts brachte die Einführung der digitalen Elektronik große Fortschritte in der Fluginstrumentierung und in “Fly-by-Wire” -Systemen. Im 21. Jahrhundert wurden flugunfähige Drohnen in großem Umfang für militärische, zivile und Freizeitzwecke eingesetzt. Mit digitalen Steuerungen wurden inhärent instabile Flugzeuge wie zum Beispiel fliegende Flügel möglich.

Ursprüngliche Anfänge

Turm springen
Der Ursprung des Fliegenwunsches der Menschheit ist in der fernen Vergangenheit verloren gegangen. Von den frühesten Legenden gab es Geschichten von Männern, die vogelähnliche Flügel, versteifte Mäntel oder andere Geräte an sich schnallten und versuchten zu fliegen, typischerweise indem sie von einem Turm sprangen. Die griechische Legende von Daedalus und Ikarus ist eine der frühesten bekannten; andere stammen aus Indien, China und dem europäischen Mittelalter. Während dieser frühen Periode wurden die Probleme des Auftriebs, der Stabilität und der Kontrolle nicht verstanden, und die meisten Versuche führten zu schweren Verletzungen oder zum Tod.

Im mittelalterlichen Europa stammt der früheste aufgezeichnete Turmsprung aus dem Jahre 852 n. Chr., Als Armen Firman, auch Abbas ibn Firnas (810-887 n. Chr.) Genannt, in Cordoba, Spanien, einen Sprung machte und seinen Körper mit Geierfedern und zwei Flügeln bedeckte zu seinen Armen. Eilmer von Malmesbury folgte bald und viele andere haben dies über die Jahrhunderte hinweg getan. Noch 1811 baute Albrecht Berblinger einen Ornithopter und sprang in Ulm in die Donau.

Drachen
Der Drachen könnte die erste Form eines künstlichen Flugzeugs gewesen sein. Es wurde in China möglicherweise schon im 5. Jahrhundert v. Chr. Von Mozi (Mo Di) und Lu Ban (Gongshu Ban) erfunden. Spätere Entwürfe emulierten oft fliegende Insekten, Vögel und andere Tiere, sowohl echte als auch mythische. Einige wurden mit Schnüren und Pfeifen ausgestattet, um beim Fliegen musikalische Klänge zu erzeugen. Alte und mittelalterliche chinesische Quellen beschreiben Drachen, die verwendet werden, um Entfernungen zu messen, den Wind zu testen, Männer zu heben, zu signalisieren und zu kommunizieren und Botschaften zu senden.

Drachen breiteten sich aus China auf der ganzen Welt aus. Nach seiner Einführung in Indien entwickelte sich der Drachen weiter zum Kampfdrachen, wo eine abrasive Linie zum Abtragen anderer Drachen verwendet wird.

Mann-tragende Drachen
Man nimmt an, dass man im alten China ausgiebig Drachen benutzt hat, sowohl für zivile als auch für militärische Zwecke, die manchmal als Strafe durchgesetzt werden. Ein früher aufgezeichneter Flug war der des Gefangenen Yuan Huangtou, eines chinesischen Prinzen, im 6. Jahrhundert nach Christus. Geschichten von Mann-tragenden Drachen kommen auch in Japan vor, nach der Einführung des Drachens aus China um das siebte Jahrhundert nach Christus. Es wird gesagt, dass es zu einem Zeitpunkt ein japanisches Gesetz gegen wasserführende Drachen gab.

Rotorflügel
Hauptartikel: Bambus-Kopter
Die Verwendung eines Rotors für den Vertikalflug existiert seit 400 v. Chr. In Form des Bambus-Kopters, eines alten chinesischen Spielzeugs. Der ähnliche “moulinet à noix” (Rotor auf einer Nuss) erschien im 14. Jahrhundert in Europa.

Heißluftballons
Seit alten Zeiten haben die Chinesen verstanden, dass heiße Luft aufsteigt und haben das Prinzip auf eine Art kleinen Heißluftballon angewendet, der Himmelslaterne genannt wird. Eine Himmelslaterne besteht aus einem Papierballon unter oder direkt in dem eine kleine Lampe platziert ist. Himmelslaternen werden traditionell zum Vergnügen und während Festivals eingeführt. Laut Joseph Needham waren solche Laternen in China aus dem 3. Jahrhundert vor Christus bekannt. Ihre militärische Nutzung wird dem General Zhuge Liang (180-234 n. Chr., Ehrentitel Kongming) zugeschrieben, der sie angeblich dazu benutzt haben soll, die feindlichen Truppen zu erschrecken.

Es gibt Hinweise darauf, dass die Chinesen auch Hunderte von Jahren vor dem 18. Jahrhundert mit Luftballons “das Problem der Luftschifffahrt gelöst” haben.

Die Renaissance
Schließlich begannen einige Forscher, einige der Grundlagen des rationalen Flugzeugentwurfs zu entdecken und zu definieren. Am bemerkenswertesten war Leonardo da Vinci, obwohl seine Arbeit bis 1797 unbekannt blieb und so keinen Einfluss auf die Entwicklung in den nächsten dreihundert Jahren hatte. Während seine Entwürfe zumindest rational waren, basierten sie nicht auf besonders guter Wissenschaft.

Leonardo hat Vogelflug studiert, analysiert und viele Prinzipien der Aerodynamik vorweggenommen. Er hat zumindest verstanden: “Ein Objekt bietet der Luft so viel Widerstand wie die Luft dem Objekt.” Newton würde das dritte Bewegungsgesetz erst 1687 veröffentlichen.

Ab den letzten Jahren des 15. Jahrhunderts schrieb und entwarf er viele Entwürfe für Flugmaschinen und -mechanismen, darunter Ornithopter, Starrflügler, Drehflügler und Fallschirme. Seine frühen Entwürfe waren von Menschen angetriebene Typen einschließlich Ornithopter und Drehflügler, jedoch erkannte er die Unpraktikabilität und wandte sich später dem kontrollierten Gleitflug zu und skizzierte auch einige Designs, die von einer Feder angetrieben wurden.

Leichter als Luft

Anfänge der modernen Theorie
Im Jahr 1670 veröffentlichte Francesco Lana de Terzi eine Arbeit, die einen leichteren Flug als Luft möglich machte, indem Kupferfolienkugeln verwendet wurden, die mit einem Vakuum leichter als die verdrängte Luft sein würden, um ein Luftschiff anzuheben. Obwohl theoretisch solide, war sein Entwurf nicht machbar: Der Druck der umgebenden Luft würde die Kugeln zerquetschen. Die Idee, Vakuum zu verwenden, um Auftrieb zu erzeugen, ist heute als Vakuumluftschiff bekannt, aber bleibt mit irgendwelchen gegenwärtigen Materialien undurchführbar.

Im Jahre 1709 legte Bartolomeu de Gusmão dem König Johann V. von Portugal eine Petition vor, in der er um Unterstützung für seine Erfindung eines Luftschiffes bat, in der er das größte Vertrauen ausdrückte. Der öffentliche Test der Maschine, der für den 24. Juni 1709 angesetzt wurde, fand nicht statt. Nach zeitgenössischen Berichten scheint Gusmão jedoch mit dieser Maschine mehrere weniger ehrgeizige Experimente gemacht zu haben, die von Eminenzen abstammen. Es ist sicher, dass Gusmão an der öffentlichen Ausstellung, die er am 8. August 1709 in der Halle der Casa da India in Lissabon vor dem Gericht hielt, an diesem Prinzip arbeitete, als er durch Verbrennung einen Ball auf das Dach schoss ]

Ballons
1783 war ein Wendejahr für Ballonfahrten und Flugreisen. Zwischen dem 4. Juni und dem 1. Dezember wurden in Frankreich fünf Luftfahrt-Premieren erzielt:

Am 4. Juni demonstrierten die Gebrüder Montgolfier in Annonay, Frankreich, ihren unbemannten Heißluftballon.
Am 27. August brachten Jacques Charles und die Gebrüder Robert (Les Freres Robert) den weltweit ersten unbemannten wasserstoffgefüllten Ballon vom Champ de Mars in Paris auf den Markt.
Am 19. Oktober starteten die Montgolfiers den ersten bemannten Flug, einen gefesselten Ballon mit Menschen an Bord, in der Folie Titon in Paris. Die Flieger waren der Wissenschaftler Jean-François Pilâtre de Rozier, der Manufakturmanager Jean-Baptiste Réveillon und Giroud de Villette.
Am 21. November startete der Montgolfiers den ersten freien Flug mit menschlichen Passagieren. König Ludwig XVI. Hatte ursprünglich angeordnet, dass die verurteilten Verbrecher die ersten Piloten sein würden, aber Jean-François Pilâtre de Rozier, zusammen mit dem Marquis François d’Arlandes, ersuchte erfolgreich um die Ehre. Sie drifteten 8 km in einem Ballon, der von einem Holzfeuer angetrieben wurde.
Am 1. Dezember starteten Jacques Charles und der Nicolas-Louis Robert ihren bemannten Wasserstoffballon aus dem Jardin des Tuileries in Paris, als eine Menschenmenge von 400.000 Menschen Zeuge wurde. Sie stiegen auf eine Höhe von etwa 550 Metern auf und landeten bei Sonnenuntergang in Nesles-la-Vallée nach einem Flug von 2 Stunden und 5 Minuten und legten dabei 36 Kilometer zurück. Nachdem Robert ausgestiegen war, entschied sich Charles, alleine aufzusteigen. Dieses Mal stieg er schnell auf eine Höhe von etwa 3000 Metern auf, wo er wieder die Sonne sah, extreme Schmerzen in seinen Ohren erlitt und nie wieder flog.
Ballonfahren wurde in Europa im späten 18. Jahrhundert zu einer großen “Wut” und bot das erste detaillierte Verständnis der Beziehung zwischen Höhe und Atmosphäre.

Nicht-steuerbare Ballons wurden während des Amerikanischen Bürgerkrieges vom Balloon Corps der Union Army eingesetzt. Der junge Ferdinand von Zeppelin flog erstmals 1863 als Ballonpassagier mit der Unionsarmee des Potomac.

In den frühen 1900er Jahren war Ballonfahren ein beliebter Sport in Großbritannien. Diese privaten Ballons verwendeten gewöhnlich Kohlengas als das Auftriebsgas. Dies hat die halbe Hubkraft von Wasserstoff, so dass die Ballons größer sein mussten, jedoch war Kohlegas viel leichter verfügbar und die örtlichen Gaswerke stellten manchmal eine spezielle leichte Formel für Ballonfahrten bereit.

Luftschiffe
Luftschiffe wurden ursprünglich “lenkbare Luftballons” genannt und werden heute manchmal auch als Luftschiffe bezeichnet.

Die Arbeiten zur Entwicklung eines lenkbaren (oder lenkbaren) Ballons wurden im Laufe des 19. Jahrhunderts sporadisch fortgesetzt. Es wird angenommen, dass der erste kontrollierte Flug mit kontrollierter und leichterer Luft 1852 stattfand, als Henri Giffard in Frankreich 24 km mit einem Dampfmaschinenfahrzeug flog.

Ein weiterer Fortschritt wurde 1884 gemacht, als der erste voll steuerbare Freiflug in einem französischen elektrisch betriebenen Luftschiff, La France, von Charles Renard und Arthur Krebs hergestellt wurde. Das 170 Fuß (52 m) lange Luftschiff mit einem Volumen von 1.900 m3 bedeckte 8 km (5,0 Meilen) in 23 Minuten mit Hilfe eines 8½-PS-Elektromotors.

Diese Flugzeuge waren jedoch in der Regel kurzlebig und extrem gebrechlich. Routinierte, kontrollierte Flüge würden erst mit dem Aufkommen des Verbrennungsmotors stattfinden (siehe unten).

Das erste Flugzeug, das routinemäßig kontrollierte Flüge machte, waren nicht-starre Luftschiffe (manchmal auch “Blimps” genannt). Der erfolgreichste frühe Pionier dieser Art von Flugzeugen war der Brasilianer Alberto Santos-Dumont, der effektiv einen Ballon mit einem Verbrennungsmotor kombinierte. Am 19. Oktober 1901 flog er sein Luftschiff Nummer 6 über Paris vom Parc de Saint Cloud um den Eiffelturm und zurück in weniger als 30 Minuten, um den Deutsch de la Meurthe Preis zu gewinnen. Santos-Dumont fuhr fort, mehrere Flugzeuge zu entwerfen und zu bauen. Die anschließende Kontroverse über die konkurrierenden Ansprüche seiner Mitstreiter in Bezug auf Flugzeuge überschattete seinen großen Beitrag zur Entwicklung von Luftschiffen.

Zur gleichen Zeit, als nicht-starre Luftschiffe begannen, etwas Erfolg zu haben, wurden auch die ersten erfolgreichen starren Luftschiffe entwickelt. Diese wären in puncto reiner Ladekapazität seit Jahrzehnten wesentlich leistungsfähiger als Starrflügelflugzeuge. Der deutsche Graf Ferdinand von Zeppelin hat mit dem Entwurf und der Weiterentwicklung des starren Luftschiffs Pionierarbeit geleistet.

Der Bau des ersten Zeppelin-Luftschiffes begann 1899 in einer schwimmenden Montagehalle am Bodensee in der Manzell-Bucht in Friedrichshafen. Dies sollte den Startvorgang erleichtern, da die Halle leicht mit dem Wind ausgerichtet werden konnte. Das Prototyp-Luftschiff LZ 1 (LZ für “Luftschiff Zeppelin”) mit einer Länge von 128 m wurde von zwei 10,6 kW (14,2 PS) starken Daimler-Motoren angetrieben und durch Gewichtsverlagerung zwischen seinen beiden Gondeln ausgeglichen.

Der Erstflug am 2. Juli 1900 dauerte nur 18 Minuten, da LZ 1 nach dem Aufbrechen des Aufzugs für das Ausgleichsgewicht auf dem See landen musste. Nach der Reparatur bewies die Technologie ihr Potenzial bei nachfolgenden Flügen, verbesserte die Geschwindigkeit von 6 m / s, die das französische Luftschiff La France mit 3 m / s erreichte, konnte jedoch mögliche Investoren noch nicht überzeugen. Es würde noch einige Jahre dauern, bis der Graf genug Geld für einen weiteren Versuch sammeln konnte.

Obwohl Luftschiffe sowohl im Ersten als auch im Zweiten Weltkrieg verwendet wurden und bis heute nur begrenzt fortbestehen, wurde ihre Entwicklung weitgehend von schwerer als Luftfahrzeugen überschattet.

Schwerer als Luft

Das 17. und 18. Jahrhundert
Der italienische Erfinder Tito Livio Burattini, der vom polnischen König Władysław IV. An seinen Hof in Warschau eingeladen wurde, baute 1647 ein Modellflugzeug mit vier festen Segelflugzeugen. Er wurde als “vier Flügelpaare an einem ausgeklügelten Drachen” beschrieben 1648 erfolgreich eine Katze gehoben zu haben, aber nicht Burattini selbst. Er versprach, dass “nur die geringsten Verletzungen” aus der Landung des Fahrzeugs resultieren würden. Sein “Dragon Volant” gilt als “das aufwendigste und raffinierteste Flugzeug, das vor dem 19. Jahrhundert gebaut wurde”.

Die erste Veröffentlichung über Luftfahrt war “Sketch of a Machine zum Fliegen in der Luft” von Emanuel Swedenborg im Jahr 1716 veröffentlicht. Diese Flugmaschine bestand aus einem hellen Rahmen mit starkem Segeltuch bedeckt und mit zwei großen Ruder oder Flügeln auf einer horizontalen Achse , so angeordnet, dass der Aufwärtshub keinen Widerstand fand, während der Abwärtshub Hubkraft lieferte. Swedenborg wusste, dass die Maschine nicht fliegen würde, schlug aber einen Anfang vor und war zuversichtlich, dass das Problem gelöst werden würde. Er schrieb: “Es scheint leichter zu sein, von einer solchen Maschine zu sprechen, als sie in Wirklichkeit zu bringen, denn sie erfordert größere Kraft und weniger Gewicht als in einem menschlichen Körper. Die Wissenschaft der Mechanik könnte vielleicht ein Mittel vorschlagen, nämlich eine starke Spirale Wenn diese Vorteile und Erfordernisse beachtet werden, könnte vielleicht jemand im Laufe der Zeit wissen, wie wir unsere Skizze besser anwenden und etwas hinzufügen können, um das zu erreichen, was wir nur vorschlagen können. Doch es gibt genügend Beweise und Beispiele von der Natur, dass solche Flüge ohne Gefahr stattfinden können, obwohl, wenn die ersten Versuche gemacht werden, Sie für die Erfahrung bezahlen müssen, und einen Arm oder ein Bein nicht bedenken. ” Swedenborg würde sich bei seiner Beobachtung als vorausschauend erweisen, dass eine Art der Energieversorgung eines Flugzeugs eines der kritischen Probleme war, die es zu überwinden galt.

Das 19. Jahrhundert
Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurde das Turmspringen durch das ebenso tödliche wie gleichermaßen populäre Ballonspringen ersetzt, um die fortgesetzte Nutzlosigkeit von Menschenkraft und Schlagflügeln zu demonstrieren. Unterdessen begann die wissenschaftliche Untersuchung des Fluges schwerer als der Luft ernsthaft.

Sir George Cayley und das erste moderne Flugzeug
Sir George Cayley wurde 1846 zum ersten Mal “Vater des Flugzeugs” genannt. In den letzten Jahren des vorigen Jahrhunderts hatte er mit der ersten strengen Untersuchung der Flugphysik begonnen und später das erste moderne Flugzeug gebaut, das schwerer als Luft war. Zu seinen vielen Erfolgen gehören seine wichtigsten Beiträge zur Luftfahrt:

Klärung unserer Ideen und Festlegung der Prinzipien des schwereren Fluges.
Erreichen eines wissenschaftlichen Verständnisses der Prinzipien des Vogelflugs.
Durchführung von wissenschaftlichen aerodynamischen Experimenten, die den Widerstand und die Stromlinienform, die Bewegung des Druckmittelpunkts und die Erhöhung des Auftriebs durch die Krümmung der Flügeloberfläche demonstrieren.
Definieren der modernen Flugzeugkonfiguration, umfassend eine feste Tragflächen-, Rumpf- und Leitwerksanordnung.
Demonstrationen von bemannten Gleitflug.
Festlegung der Prinzipien des Leistungsgewichtes bei der Aufrechterhaltung des Fluges.
Cayleys erste Innovation bestand darin, die Grundlagen des Auftriebs zu studieren, indem man den Prüfstand des Wirbelarms zur Verwendung in der Flugzeugforschung anwendete und einfache aerodynamische Modelle am Arm verwendete, anstatt zu versuchen, ein Modell eines vollständigen Entwurfs zu fliegen.

1799 legte er das Konzept des modernen Flugzeugs als Starrflügler mit getrennten Systemen für Aufzug, Antrieb und Steuerung fest.

Im Jahr 1804 konstruierte Cayley einen Modellsegler, der das erste moderne Flugzeug war, das schwerer als Luft war und das Layout eines konventionellen modernen Flugzeugs mit einem nach vorne geneigten Flügel und einem einstellbaren Heck mit Heck und Flosse aufwies. Ein bewegliches Gewicht ermöglichte die Anpassung des Schwerpunkts des Modells.

Im Jahr 1809 begann er, angetrieben von den possenhaften Machenschaften seiner Zeitgenossen (siehe oben), mit der Veröffentlichung einer bahnbrechenden dreiteiligen Abhandlung mit dem Titel “On Aerial Navigation” (1809-1810). Darin schrieb er die erste wissenschaftliche Erklärung des Problems: “Das ganze Problem ist innerhalb dieser Grenzen beschränkt, nämlich durch die Anwendung von Kraft auf den Widerstand der Luft eine Oberflächenstütze zu einem gegebenen Gewicht zu machen.” Er identifizierte die vier Vektorkräfte, die ein Flugzeug beeinflussen: Schub, Auftrieb, Widerstand und Gewicht und ausgezeichnete Stabilität und Kontrolle in seinen Entwürfen. Er identifizierte und beschrieb auch die Bedeutung der bombierten Tragflächen-, Dieder-, Diagonal- und Strömungswiderstandsreduktion und trug zum Verständnis und Design von Ornithoptern und Fallschirmen bei.

1848 war er weit genug fortgeschritten, um ein Segelflugzeug in Form eines Dreideckers zu bauen, groß und sicher genug, um ein Kind zu tragen. Ein lokaler Junge wurde gewählt, aber sein Name ist nicht bekannt.

Er veröffentlichte 1852 den Entwurf eines bemannten Gleitschirms oder eines “regierbaren Fallschirms”, der von einem Ballon aus gestartet werden sollte, um dann eine Version zu konstruieren, die von der Spitze eines Hügels aus starten konnte und den ersten erwachsenen Piloten überführte Brompton Dale im Jahr 1853.

Zu den kleineren Erfindungen gehörte der mit Gummi betriebene Motor, der eine zuverlässige Stromquelle für Forschungsmodelle bot. Um 1808 hatte er sogar das Rad neu erfunden, indem er das Speichenrad entwarf, in dem alle Kompressionslasten von der Felge getragen werden, was ein leichtes Fahrgestell ermöglicht.

Das Zeitalter des Dampfes
In Anlehnung an Cayleys Arbeit bahnte Hensons 1842er Entwurf für eine Dampflokomotive neue Wege. Obwohl nur ein Design, war es das erste in der Geschichte für ein Propeller-Starrflügler.

1866 wurde die Aeronautical Society of Great Britain gegründet und zwei Jahre später fand im Crystal Palace in London die weltweit erste Luftfahrtausstellung statt, bei der John Stringfellow für die Dampfmaschine mit der besten Power-to-Weight eine Prämie von £ 100 erhielt Verhältnis. Im Jahr 1848 erzielte Stringfellow den ersten motorisierten Flug mit einem unbemannten 10 Fuß Spannweite dampfbetriebenen Eindecker in einer stillgelegten Spitzenfabrik in Chard, Somerset gebaut. Mit zwei gegenläufigen Propellern, die im ersten Versuch in Innenräumen hergestellt wurden, flog die Maschine drei Meter weit, bevor sie destabilisiert wurde und das Schiff beschädigte. Der zweite Versuch war erfolgreicher, die Maschine ließ einen Führungsdraht frei fliegen und erreichte etwa 30 Yards eines geraden und ebenen motorisierten Fluges. Francis Herbert Wenham präsentierte der neu gegründeten Aeronautical Society (später Royal Aeronautical Society) die erste Arbeit, On Aerial Locomotion. Er brachte Cayleys Arbeit über gewölbte Flügel voran und machte wichtige Erkenntnisse. Um seine Ideen zu testen, hatte er ab 1858 mehrere bemannte und unbemannte Segelflugzeuge mit bis zu fünf gestapelten Flügeln gebaut. Er erkannte, dass lange, dünne Flügel besser sind als Fledermaus-ähnliche, weil sie mehr Vorderkante für ihr Gebiet haben. Heute ist diese Beziehung als das Seitenverhältnis eines Flügels bekannt.

Die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde zu einer intensiven Studienphase, die von den “Gentleman Scientists” geprägt war, die die meisten Forschungsanstrengungen bis ins 20. Jahrhundert vertraten. Unter ihnen war der britische Wissenschaftler Philosoph und Erfinder Matthew Piers Watt Boulton, der Querflugkontrolle studierte und 1868 als erster ein Querruderleitsystem patentieren ließ.

Im Jahr 1871 machten Wenham und Browning den ersten Windkanal.

In der Zwischenzeit hatten die britischen Fortschritte französische Forscher begeistert. 1857 schlug Félix du Temple einen Eindecker mit einem Leitwerk und einem einziehbaren Fahrgestell vor. Er entwickelte seine Ideen mit einem Modell, das zuerst mit Uhrwerk und später mit Dampf angetrieben wurde. 1874 erreichte er schließlich einen kurzen Sprung mit einem bemannten Boot voller Größe. Er erreichte den Absprung aus eigener Kraft, nachdem er von einer Rampe gelaufen war Zeit und kehrte sicher auf den Boden, so dass es der erste erfolgreiche motorisierte Glide in der Geschichte.

Im Jahr 1865 veröffentlichte Louis Pierre Mouillard ein einflussreiches Buch Das Empire Of The Air (l’Empire de l’Air).

Im Jahr 1856 machte der Franzose Jean-Marie Le Bris den ersten Flug höher als seinen Ausgangspunkt, indem er sein Segelflugzeug “L’Albatros artificiel” von einem Pferd an einem Strand ziehen ließ. Er soll eine Höhe von 100 Metern erreicht haben, über eine Distanz von 200 Metern.

Alphonse Pénaud, ein Franzose, entwickelte die Theorie der Flügelkonturen und Aerodynamik und konstruierte erfolgreiche Modelle von Flugzeugen, Hubschraubern und Ornithoptern. 1871 flog er den ersten aerodynamisch stabilen Starrflügler, einen Modell-Eindecker, den er “Planophor” nannte, eine Distanz von 40 m. Pénauds Modell beinhaltete mehrere von Cayleys Entdeckungen, einschließlich der Verwendung eines Schwanzes, Flügel-Dieder für inhärente Stabilität und Gummikraft. Der Planophor hatte auch eine longitudinale Stabilität und wurde so getrimmt, dass der Höhenwinkel des Höhenleitwerks kleiner war als der der Flügel, ein origineller und wichtiger Beitrag zur Theorie der Luftfahrt. Pénauds späteres Projekt für ein Amphibienflugzeug, obwohl es nie gebaut wurde, enthielt andere moderne Merkmale. Ein schwanzloser Eindecker mit einer einzelnen vertikalen Flosse und zwei Traktorpropellern, er hat auch gelenkige hintere Höhenruder- und Seitenruderoberflächen, einziehbares Fahrgestell und ein völlig geschlossenes, instrumentiertes Cockpit.

Ebenso maßgebend wie Theoretiker war Pénauds Landsmann Victor Tatin. 1879 flog er ein Modell, das wie Pénauds Projekt ein Eindecker mit zwei Traktorpropellern war, aber auch einen separaten Höhenleitwerk hatte. Es wurde mit Druckluft betrieben. Geflogen an eine Stange gebunden, war dies das erste Modell, das aus eigener Kraft startete.

1884 veröffentlichte Alexandre Goupil seine Arbeit La Locomotion Aérienne (Luftbewegung), obwohl die Flugmaschine, die er später konstruierte, nicht fliegen konnte.

1890 fertigte der französische Ingenieur Clément Ader die erste von drei dampfgetriebenen Flugmaschinen, die Éole. Am 9. Oktober 1890 machte Ader einen unkontrollierten Sprung von etwa 50 m. Dies war das erste bemannte Flugzeug, das aus eigener Kraft startete. Seine Avion III von 1897, die nur wegen ihrer Doppel-Dampfmaschinen bemerkenswert war, konnte nicht fliegen: Ader würde später Erfolg haben und wurde erst 1910 entlarvt, als die französische Armee seinen Bericht über seinen Versuch veröffentlichte.

Sir Hiram Maxim war ein amerikanischer Ingenieur, der nach England gezogen war. Er baute seinen eigenen Wirbelarm und Windkanal und konstruierte eine große Maschine mit einer Spannweite von 105 Fuß (32 m), einer Länge von 44 m, vorderen und hinteren horizontalen Flächen und einer Besatzung von drei Mann. Doppelpropeller wurden von zwei Leichtbau-Verbunddampfmotoren mit je 180 PS (130 kW) angetrieben. Das Gesamtgewicht betrug 8.000 Pfund (3.600 kg). Es war als Prüfstand gedacht, um den aerodynamischen Auftrieb zu untersuchen: Bei fehlenden Flugsteuerungen lief es auf Schienen, mit einem zweiten Satz Schienen über den Rädern, um es zu halten. Er wurde 1894 fertiggestellt und brach bei seinem dritten Lauf von der Reling ab. Er wurde etwa 200 Meter in zwei bis drei Fuß Höhe in die Luft geschleudert und wurde beim Zurückfallen schwer beschädigt. Es wurde später repariert, aber Maxim gab seine Experimente kurz danach auf.

Gleitend lernen
In den letzten zehn Jahren des 19. Jahrhunderts wurde das moderne Flugzeug von einer Reihe von Schlüsselfiguren verfeinert und definiert. Ohne einen geeigneten Motor konzentrierte sich die Flugzeugarbeit auf Stabilität und Kontrolle im Gleitflug. 1879 konstruierte Biot mit Hilfe von Massia einen vogelähnlichen Gleiter und flog ihn kurz hinein. Es ist im Musee de l’Air, Frankreich, erhalten und es wird behauptet, dass es die älteste noch existierende fliegende Maschine ist, die es noch gibt.

Der Engländer Horatio Phillips lieferte wichtige Beiträge zur Aerodynamik. Er führte umfangreiche Windkanaluntersuchungen an Tragflächenabschnitten durch, um die von Cayley und Wenham vorgesehenen Prinzipien des aerodynamischen Auftriebs zu demonstrieren. Seine Ergebnisse untermauern alle modernen aerofoil Design.

Otto Lilienthal wurde als “Glider King” oder “Flying Man” Deutschlands bekannt. Er hat Wenhams Arbeit kopiert und 1884 stark erweitert, indem er 1889 seine Forschung als Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst veröffentlichte. Er produzierte auch eine Reihe von Hängegleitern, einschließlich Fledermausflügel-, Eindecker- und Doppeldeckerformen, wie zum Beispiel den Derwitzer Glider und den normalen Segelflugapparat. Ab 1891 war er der erste Mensch, der routinemäßig kontrollierte, ungebundene Gleitflüge machte, und der erste, der mit einer Maschine, die schwerer als Luft war, fotografiert wurde, was das Interesse auf der ganzen Welt weckte. Er dokumentierte seine Arbeit konsequent, einschließlich Fotografien, und ist deshalb einer der bekanntesten Pioniere der frühen Zeit. Lilienthal hat bis zu seinem Tod 1896 mehr als 2000 Gleitkufen gemacht, nachdem er bei einem Segelflugzeugunfall verletzt worden war.

An der Stelle, an der Lilienthal aufhörte, nahm Octave Chanute nach einer frühen Pensionierung das Flugzeugdesign auf und finanzierte die Entwicklung mehrerer Segelflugzeuge. Im Sommer 1896 flog sein Team mehrere ihrer Entwürfe und entschied schließlich, dass das Beste ein Doppeldecker-Design sei. Wie Lilienthal dokumentierte und fotografierte er seine Arbeiten.

In Großbritannien baute und begleitete Percy Pilcher, der für Maxim gearbeitet hatte, während der mittleren bis späten 1890er Jahre mehrere Gleitschirme.

Die Erfindung des Boxdrachens während dieser Zeit durch den Australier Lawrence Hargrave würde zur Entwicklung der praktischen Doppeldecker führen. Im Jahr 1894 verband Hargrave vier seiner Drachen miteinander, fügte einen Schlingensitz hinzu und flog 16 Fuß (4,9 m). Spätere Pioniere des bemannten Drachenfliegens waren Samuel Franklin Cody in England und Captain Génie Saconney in Frankreich.

Langley
Nach einer bemerkenswerten Karriere in der Astronomie und kurz bevor er Sekretär der Smithsonian Institution wurde, begann Samuel Pierpont Langley eine ernsthafte Untersuchung der Aerodynamik an der heutigen Universität von Pittsburgh. 1891 veröffentlichte er Experimente in der Aerodynamik, die seine Forschung ausführlich beschreiben, und wandte sich dann dem Bauen seiner Designs zu. Er hoffte, eine automatische aerodynamische Stabilität zu erreichen, so dass er der Kontrolle während des Fluges wenig Beachtung schenkte. Am 6. Mai 1896 fuhr Langley’s Aerodrome Nr. 5 den ersten erfolgreichen anhaltenden Flug eines unbemannten motorgetriebenen schwereren Flugzeugs von beträchtlicher Größe. Es wurde von einem federbetätigten Katapult gestartet, das auf einem Hausboot am Potomac River in der Nähe von Quantico, Virginia, montiert war. An diesem Nachmittag wurden zwei Flüge durchgeführt, eine von 1.005 Metern und eine Sekunde von 700 Metern mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 40 km / h. Bei beiden Gelegenheiten landete der Aerodrome Nr. 5 wie geplant im Wasser, denn um Gewicht zu sparen, war er nicht mit einem Fahrwerk ausgestattet. Am 28. November 1896 wurde ein weiterer erfolgreicher Flug mit dem Aerodrome Nr. 6 gemacht. Dieser Flug von 1.460 Metern wurde von Alexander Graham Bell beobachtet und fotografiert. Der Aerodrome Nr. 6 war eigentlich Aerodrome Nr. 4 stark modifiziert. Vom ursprünglichen Flugzeug blieb so wenig übrig, dass es eine neue Bezeichnung erhielt.

Mit den Erfolgen auf dem Aerodrome Nr. 5 und Nr. 6 suchte Langley nach einer Finanzierung, um eine umfassende Man-Version seiner Designs zu bauen. Angespornt durch den Spanisch-Amerikanischen Krieg, gewährte die US-Regierung ihm $ 50.000, um eine bemannte Flugmaschine für die Luftaufklärung zu entwickeln. Langley plante den Bau einer vergrößerten Version, bekannt als Aerodrome A, und startete mit dem kleineren Aerodrom im Viertelmaßstab, das am 18. Juni 1901 zweimal flog und 1903 mit einem neueren und stärkeren Triebwerk.

Mit dem scheinbar erfolgreich getesteten Basisdesign wandte er sich dann dem Problem eines geeigneten Motors zu. Er beauftragte Stephen Balzer, einen zu bauen, war aber enttäuscht, als er nur 8 PS (6,0 kW) anstelle von 12 PS (8,9 kW) lieferte, erwartete er. Langleys Assistent, Charles M. Manly, überarbeitete dann das Design in einen wassergekühlten Fünfzylinder, der 52 PS (39 kW) bei 950 U / min lieferte, eine Leistung, die Jahre dauerte, um zu duplizieren. Jetzt, mit Macht und Design, setzte Langley die beiden mit großen Hoffnungen zusammen.

Zu seiner Bestürzung erwies sich das resultierende Flugzeug als zu zerbrechlich. Das einfache Vergrößern der ursprünglichen kleinen Modelle ergab ein Design, das zu schwach war, um sich zusammen zu halten. Zwei Starts Ende 1903 endeten beide mit dem sofortigen Absturz des Aerodrome ins Wasser. Der Pilot, Manly, wurde jedes Mal gerettet. Außerdem war das Kontrollsystem des Flugzeugs nicht ausreichend, um schnelle Reaktionen des Piloten zu ermöglichen, und es hatte keine Methode der Seitensteuerung, und die Flugstabilität des Aerodrome war marginal.

Langleys Versuche, weitere Gelder zu erhalten, scheiterten, und seine Bemühungen endeten. Neun Tage nach seinem zweiten missglückten Start am 8. Dezember flogen die Gebrüder Wright erfolgreich ihren Flyer. Glenn Curtiss nahm 93 Änderungen am Aerodrome vor und flog 1914 dieses ganz andere Flugzeug. Ohne die Änderungen anzuerkennen, behauptete die Smithsonian Institution, dass Langleys Aerodrome die erste “flugfähige” Maschine sei.

Whitehead
Gustave Weißkopf war ein Deutscher, der in die USA emigrierte, wo er bald seinen Namen in Whitehead änderte. Von 1897 bis 1915 entwarf und baute er frühe Flugmaschinen und Motoren. Am 14. August 1901, zweieinhalb Jahre vor dem Flug der Wright-Brüder, behauptete er, in seinem Nummer-21-Eindecker in Fairfield, Connecticut, einen kontrollierten, motorisierten Flug durchgeführt zu haben. Der Flug wurde in der Lokalzeitung Bridgeport Sunday Herald gemeldet. Ungefähr 30 Jahre später behaupteten mehrere von einem Forscher befragte Personen, diese oder andere Whitehead-Flüge gesehen zu haben.

Im März 2013 veröffentlichte Jane’s “All the World’s Aircraft”, eine maßgebliche Quelle für die zeitgenössische Luftfahrt, ein Editorial, das Whiteheads Flug als den ersten bemannten, kontrollierten Flug eines schwereren Flugzeugs akzeptierte. Die Smithsonian Institution (Hüter des ursprünglichen Wright Flyer) und viele Luftfahrthistoriker behaupten weiterhin, dass Whitehead nicht wie vorgeschlagen geflogen ist.